新工科視域下“模擬電子技術(shù)”金課建設(shè)路徑探 索*

王曉艷 ，張 肖

（1.濱州學(xué)院，山東 濱州 256600；2.山東高速股份有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

0 引言

新工科是當(dāng)前高等教育過(guò)程中的新挑戰(zhàn)，是對(duì)復(fù)合型工科人才培養(yǎng)的初步探索，是高校培養(yǎng)人才方式的新創(chuàng)新。在人才培養(yǎng)過(guò)程中，其核心元素是優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)。教育部指出“各高校要著重打造‘金課’，淘汰‘水課’，有效提高課程教學(xué)質(zhì)量”[1]。因此，在新工科建設(shè)背景下，通過(guò)多種模式進(jìn)行金課建設(shè)，對(duì)課程教學(xué)過(guò)程相關(guān)要素進(jìn)行改革，是培養(yǎng)一流應(yīng)用型人才的有效途徑。

“模擬電子技術(shù)”是濱州學(xué)院電氣工程學(xué)院大二上學(xué)期開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)必修課，以電子電路的分析為主線(xiàn)，包含半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)、放大電路的分析方法和電子電路的設(shè)計(jì)。該課程內(nèi)容全面，涉及高數(shù)、物理學(xué)和電路等多學(xué)科的內(nèi)容，實(shí)踐性很強(qiáng)，為學(xué)生以后深入學(xué)習(xí)電子技術(shù)某些領(lǐng)域中的內(nèi)容以及電子技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)[2-3]。

因此，本文通過(guò)采用各種新型方式方法對(duì)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行改革，以打造“模擬電子技術(shù)”“金課”為目標(biāo)，構(gòu)建基于新工科下的“模擬電子技術(shù)”金課課堂的實(shí)施方案。

1 新工科視域下金課建設(shè)探索

1.1 “模擬電子技術(shù)”金課建設(shè)內(nèi)容

新工科背景下“模擬電子技術(shù)”課程“金課”建設(shè)的內(nèi)容包括常用半導(dǎo)體器件、基本放大電路、集成運(yùn)算放大電路、放大電路的頻率響應(yīng)、放大電路中的反饋、信號(hào)的運(yùn)算和處理、波形的發(fā)生和信號(hào)的轉(zhuǎn)換、功率放大器和直流電源等方面。在當(dāng)前學(xué)時(shí)被壓縮的大環(huán)境下，以上內(nèi)容在講授時(shí)需要突出重點(diǎn)，按照人才培養(yǎng)方案和學(xué)科專(zhuān)業(yè)要求的核心能力將上述內(nèi)容分為輪廓講、精細(xì)講、精講3個(gè)層次[4]。在保證知識(shí)覆蓋性的基礎(chǔ)上，清晰列出重難點(diǎn)內(nèi)容。“模擬電子技術(shù)”課程體系層次如表1所示。

從表1 可以看出，根據(jù)各章節(jié)內(nèi)容在“模擬電子技術(shù)”課程體系中的重要程度，對(duì)講授要求進(jìn)行了不同的區(qū)分。在授課過(guò)程中，常用半導(dǎo)體器件章節(jié)作為“模擬電子技術(shù)”的開(kāi)篇，是整個(gè)課程的基礎(chǔ)，而二極管、三極管是同學(xué)們最先接觸到的半導(dǎo)體器件，因此在課堂講授過(guò)程中向同學(xué)展示器件實(shí)物，PPT 采用動(dòng)畫(huà)演示展示PN 結(jié)中載流子的擴(kuò)散和漂移運(yùn)動(dòng)，二極管怎么實(shí)現(xiàn)單向?qū)щ姡瑢?duì)其結(jié)構(gòu)和特性做到精講。模擬電子技術(shù)的本質(zhì)是不失真地放大電信號(hào)，所以基本放大電路章節(jié)是整個(gè)課程的基礎(chǔ)。在講授過(guò)程中，以擴(kuò)音器將小信號(hào)實(shí)現(xiàn)不失真地放大引出直流偏置的作用，從而引出電路靜態(tài)工作點(diǎn)的求解，采用精講方式著重講解估算法求解靜態(tài)工作點(diǎn)的方法、晶體管的三種接法，將場(chǎng)效應(yīng)管放大電路這一小節(jié)和集成運(yùn)算放大電路一起講解。反饋是模擬電子技術(shù)的另一個(gè)基礎(chǔ)內(nèi)容，它是原理性電路到實(shí)用電路的必要條件，因此，在講課中，以冰箱自動(dòng)制冷為例引出反饋的概念，采用精講方式重點(diǎn)講解反饋類(lèi)型的判斷以及對(duì)放大電路性能的影響。對(duì)于其他章節(jié)，根據(jù)各小節(jié)內(nèi)容，分別采用精細(xì)講和輪廓講給學(xué)生進(jìn)行講解，分清側(cè)重點(diǎn)，通過(guò)多種手段激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效率。

表1 “模擬電子技術(shù)”課程體系層次

1.2 教學(xué)內(nèi)容改革探索

“模擬電子技術(shù)”與“數(shù)字電子技術(shù)”是整個(gè)電子技術(shù)領(lǐng)域的兩個(gè)分支，同時(shí)與“自動(dòng)控制原理”課程有著承上啟下的關(guān)系。所以，在金課建設(shè)過(guò)程中，首先將這三門(mén)課程內(nèi)容有機(jī)統(tǒng)一起來(lái)，修訂原有教學(xué)大綱，同時(shí)，針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)要求調(diào)整模電課程講授內(nèi)容，做到因材施教[5]。例如在講授場(chǎng)效應(yīng)管放大電路時(shí)，將其和“數(shù)字電子技術(shù)”中CMOS 邏輯門(mén)電路結(jié)合起來(lái)講解，在不增加學(xué)時(shí)的前提下，使學(xué)生充分理解CMOS 在電路中的作用，融會(huì)貫通地理解掌握知識(shí)點(diǎn)；在講解放大電路中的頻率響應(yīng)時(shí)，將其和自動(dòng)控制原理中的頻域分析法相結(jié)合，啟發(fā)學(xué)生思考其不同點(diǎn)和共性，發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)性，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣；在放大電路中的反饋講解過(guò)程中，將其和“自動(dòng)控制原理”中的閉環(huán)反饋結(jié)合，比較其不同點(diǎn)，分析其共性，使學(xué)生能夠理解知識(shí)點(diǎn)。通過(guò)將三門(mén)相關(guān)課程結(jié)合起來(lái)制定教學(xué)大綱和課程標(biāo)準(zhǔn)，按照新的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整課堂教學(xué)內(nèi)容，起到了承上啟下的作用，使學(xué)生清晰理解掌握所講內(nèi)容，收到了良好的教學(xué)效果，應(yīng)推廣應(yīng)用到其他課程的教學(xué)過(guò)程中。

在金課建設(shè)過(guò)程中，以課程的高階性為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，在教學(xué)過(guò)程中及時(shí)融入電子電路學(xué)科的前沿知識(shí)。例如電子芯片的超高度集成化發(fā)展，節(jié)能半導(dǎo)體技術(shù)在照明控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，新型半導(dǎo)體器件中可編程技術(shù)的革新發(fā)展；數(shù)字家居中融合模數(shù)器件，模糊控制、納米技術(shù)在模擬電子技術(shù)中的應(yīng)用使其更為智能和人性化[6]。通過(guò)在講課過(guò)程中融入這些技術(shù)前沿內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)的興趣，引發(fā)學(xué)生思考問(wèn)題、提出問(wèn)題，凸顯學(xué)生的主體性。在課堂講授中，從日常生活中的工程實(shí)例入手，通過(guò)其與理論知識(shí)的共性，引導(dǎo)學(xué)生理解所要講授的知識(shí)點(diǎn)，提高學(xué)生從提出問(wèn)題中尋找到問(wèn)題解決方法的能力。例如在常用半導(dǎo)體器件的講授過(guò)程中，采用實(shí)物教學(xué)法，通過(guò)給學(xué)生展示二極管和三極管，使學(xué)生更為直觀地了解其符號(hào)、特征，掌握其工作原理以及在具體電路中的應(yīng)用。通過(guò)讓學(xué)生接觸實(shí)物，把原本抽象的工作原理具體化，充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。通過(guò)采用實(shí)物教學(xué)法和實(shí)例教學(xué)法，引出所要講授的知識(shí)點(diǎn)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)的生動(dòng)性。

1.3 教學(xué)方法改革探索

金課建設(shè)要把課堂教學(xué)作為主戰(zhàn)場(chǎng)，采用多種手段提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，營(yíng)造積極熱烈的課堂氛圍。充分凸顯學(xué)生的主體性，采用線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)方法，從課前、課中、課后三個(gè)方面對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行構(gòu)建。

該院“模擬電子技術(shù)”線(xiàn)上授課采用智慧樹(shù)平臺(tái)，學(xué)生可以在該平臺(tái)自主學(xué)習(xí)相關(guān)課程，比如清華大學(xué)華成英老師的“模擬電子技術(shù)”學(xué)習(xí)視頻。同時(shí)，根據(jù)各專(zhuān)業(yè)的教學(xué)大綱，自己錄制教學(xué)視頻，包含“模擬電子技術(shù)”各章節(jié)的重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)分享教學(xué)PPT，便于學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)，達(dá)到課前預(yù)習(xí)的目的。同時(shí)，學(xué)生可以指出自己不懂的內(nèi)容，通過(guò)平臺(tái)及時(shí)反饋給老師，老師可以據(jù)此調(diào)整課上授課內(nèi)容，對(duì)于學(xué)生理解困難的內(nèi)容做到精講細(xì)解[7]。

在線(xiàn)下教學(xué)過(guò)程中，由于“模擬電子技術(shù)”課程自身的抽象性和原理的復(fù)雜性，在課堂講授過(guò)程中難免枯燥乏味，為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，除了采用生產(chǎn)生活中的實(shí)例來(lái)引出知識(shí)點(diǎn)，更為重要的是在PPT 的制作過(guò)程中多采用動(dòng)畫(huà)演示的手段，抓住學(xué)生的眼球。例如在講解PN結(jié)的形成時(shí)，采用動(dòng)畫(huà)形式來(lái)演示空穴和自由電子的擴(kuò)散和漂移運(yùn)動(dòng)，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。由于“模擬電子技術(shù)”課程自身的實(shí)踐性，在課堂教學(xué)中采用理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法。例如在講授直流穩(wěn)壓電源章節(jié)時(shí)，教師課前在實(shí)驗(yàn)室錄制穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，學(xué)生通過(guò)觀看實(shí)驗(yàn)視頻，可以直觀地掌握直流穩(wěn)壓電源的組成和主要性能；在波形發(fā)生和信號(hào)轉(zhuǎn)換中，在課堂上引入Multisim波形仿真結(jié)果，可以使同學(xué)們更為直觀的掌握RC振蕩電路的原理、判斷和計(jì)算方法。通過(guò)在模擬電子技術(shù)中引入仿真軟件，加深學(xué)生對(duì)原理性電路理解的同時(shí)，可以有效提升其解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力[8]。

課后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)實(shí)時(shí)向?qū)W生分享相關(guān)知識(shí)資源，擴(kuò)展學(xué)生視野，同時(shí)對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題進(jìn)行了解和回復(fù)，針對(duì)學(xué)生對(duì)上課所講知識(shí)的接受程度不斷進(jìn)行教學(xué)反思，著重講解學(xué)生理解困難內(nèi)容，因材施教[9]。

通過(guò)采用多種方式對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，并收到了良好的課堂教學(xué)效果。

1.4 考核方式改革探索

在金課建設(shè)中，考核方式起著關(guān)鍵性作用，一定不能忽視“金考”方式的改革。由于“模擬電子技術(shù)”課程自身的實(shí)踐性，在考核過(guò)程中，要加大實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)等環(huán)節(jié)的比重[10]。同時(shí)，重點(diǎn)考核學(xué)生線(xiàn)上預(yù)習(xí)效果。在考試內(nèi)容上，增加工程設(shè)計(jì)性?xún)?nèi)容，比如功率放大電路的設(shè)計(jì)等。期末考試成績(jī)應(yīng)該以線(xiàn)上教學(xué)考核效果、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、實(shí)訓(xùn)成績(jī)、課堂表現(xiàn)等為依據(jù)，計(jì)算各目標(biāo)達(dá)成度。

2 結(jié)論

本文以“模擬電子技術(shù)”為例，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式三個(gè)方面進(jìn)行改革，構(gòu)建金課建設(shè)模式。同時(shí)，將該課程的教學(xué)改革成果推廣應(yīng)用到電氣工程學(xué)院其他課程的教學(xué)改革中，為學(xué)院實(shí)現(xiàn)金課課程建設(shè)，培養(yǎng)應(yīng)用型人才貢獻(xiàn)力量。